Measurement Technique Research on Power of Periodic Narrow Pulse Signal
摘　要：1μs以下窄脉冲信号的能量用一般常规办法测量是比较困难的。本文对周期性窄脉冲信号采用积分法来实现能量测量，达到了比较满意的效果。文章以某激光束能量测量为例，就积分电路原理构成、放电电路的设计、测量误差来源及处理作了比较详细的分析和讨论。
关键词：积分法　窄脉冲　能量测量
Abstract：It is comparatively difficult to measure the power of narrow pulse signal whose width is less than 1µs by means of routine methods. Measurement with integration method for the periodic narrow pulse signal described in this paper is just satisfactory. With energy measurement of a certain beam as one example, based on integration circuit principle, this paper gives a detailed analysis and discussion on principle and constitute of integrating circuit, design of amplifying circuit, error resources of measurement and processing.
Key words：integration； narrow pulse signal；energy measurement

某1.06μm波长的激光源调制频率为5kHz，单个激光脉冲宽度为0.1μs，激光照射面单脉冲能量密度为0.1~1μJ/cm2，单脉冲峰值功率密度为103~104W/cm2，平均功率密度是0.5~5W/cm2，要求精确测量受光面被照射激光实际能量分布及随时间的变化情况，对等间距的n个受光点每隔40ms采样一次。
完成此任务的方法很多，为了保证测试精度，我们以积分法为重点阐述其原理和实现途径。
1　探测器的选择
每个受光点得到的能量波形如图1所示。
将该能量变化波形通过光电探测器有效地转换为电压波形。目前能胜任此任务的光电探测器生产厂家或公司较多，可根据需要选择。
本例中我们暂选某所生产的铟镓砷光电探测器。该探测器工作时需加足够强的反偏压，其各项参数均能满足要求。当反偏压加10～15V时，其反向暗电流为3nA左右，响应线性饱和功率是10mW，响应度为0.95A/W，受光点直径为1mm，面积为0.7855mm2。
2　积分电路构成及工作原理
图2为积分电路原理示意图。
DG为铟镓砷光电探测器，Ec为其工作时的反向偏置直流电源。K为运算放大器，要求增益带宽10MHz以上，单电源供电。C是积分电容，其值大小一般由探测器实际响应度及实际受光功率和输出电压幅度综合考虑决定。但考虑到分布参数的影响，C不宜太小，太小受分布参数的影响大；也不宜太大，否则会造成输出电压过低，所以应根据实际应用情况选取，一般取值在0.01～1μF之间，本例选为0.1μF。